與此同時，有關上市公司控股的子公司申請石墨烯專利的消息頻傳，也顯示了國內(nèi)高新技術產(chǎn)業(yè)對石墨烯材料的關注和重視。
早在2012年，中科院寧波材料技術與工程研究所研究員劉兆平博士和他的團隊宣稱：可以將石墨烯制取的成本從5000元一克降低到3元一克。這就意味著貴過黃金的石墨烯開始變成了“白菜價”，如果真是這樣，困擾著動力鋰電池多年的難題也就迎刃而解了。
今年3月，隨著加州大學石墨烯“超級電容器”研究成果的發(fā)布，有行業(yè)分析人士立即指出，石墨材料、石墨烯微片和宣稱石墨烯制造的產(chǎn)業(yè)鏈上市公司將被爆炒。
果然，受此消息提振，石墨烯概念股表現(xiàn)強勢，多只個股一度飆升到兩市漲幅榜前列，中國寶安和華麗家族更是一度漲停。
然而，這一說法很快遭到業(yè)內(nèi)專家的質疑。“真正的石墨烯是非常輕的，作為單原子層的石墨烯用公斤和噸來衡量的說法顯然是不科學的。國際上通用的方法是用面積的算法來衡量石墨烯的產(chǎn)量。”清華大學深圳研究生院院長康飛宇教授認為，出現(xiàn)這樣的結果，起始于媒體的錯誤解讀，然后被股市莊家和券商借用炒作。
一項實驗室成果被夸大成為炒作題材，從另外一個角度看，正說明鋰電池行業(yè)缺乏激動人心的進展，特別是動力鋰電池存在著諸多技術瓶頸，造成純電動車市場踟躕不前，而且這種障礙將長期存在。
被夸大的概念“作為目前已知的最薄、強度最高的材料，加上優(yōu)異的導電性、導熱性和透光性，石墨烯在電子元器件、新能源、動力電池、導電油墨、導電涂料、航空航天和復合材料等多個領域，都有巨大的應用前景。”寧波墨西科技有限公司副總經(jīng)理蔡鳳新認為，市場只接受成熟的產(chǎn)品和應用解決方案。
根據(jù)寧波墨西科技有限公司在其官網(wǎng)上的介紹，其生產(chǎn)的石墨烯產(chǎn)品為石墨烯微片，即為多層石墨烯結構，但石墨烯的特性，比如導電、導熱、透光、柔軟性等得到很好保持，可以作為一種工業(yè)原材料廣泛地添加到現(xiàn)有的各種基礎材料中，對現(xiàn)有材料的性能進行改進。
但是實際上，石墨烯與石墨烯微片，兩字之差卻謬之千里。
石墨烯質地薄且堅硬，可被廣泛應用于各領域，比如超薄超輕型飛機材料，超輕防彈衣等，被看做是未來電子產(chǎn)品變革中所需的重要材料。
“大石墨烯概念可分為：石墨烯微片、氧化石墨烯、石墨烯。”深圳六碳科技創(chuàng)始人許子寒認為，從國際學術研究的角度來看，后者才是真正意義上的石墨烯。根據(jù)資料介紹，石墨烯微片是指碳層數(shù)多于10層、厚度在5～100納米范圍內(nèi)的超薄的石墨烯層狀堆積體；而石墨烯則是由碳原子構成的單層片狀結構，是只有一個碳原子厚度的二維材料。
“作為新材料的石墨烯尚處于研究階段未能商用，而如果細數(shù)那些所謂的石墨烯概念股就會發(fā)現(xiàn)，真正與石墨烯有關聯(lián)的并不多。”許子寒認為上市公司有意無意的將石墨烯的概念與石墨材料、石墨烯微片等概念混淆，讓澄清公告“澄而不清”。
南都電源就是將此種概念混淆，有意無意間“澄而不清”的公司之一。
南都電源公司于2012年9月向國家知識產(chǎn)權局申請“一種含有鉛石墨烯復合材料的鉛炭電池負極板”和“一種鉛石墨烯復合材料”兩項發(fā)明專利。
在其“一種鉛石墨烯復合材料”的專利介紹中稱：每個石墨烯片包含1～50個碳原子層；本發(fā)明的鉛石墨烯復合材料可以實現(xiàn)鉛顆粒與石墨烯片的有效結合，并且與鉛粉等鉛酸電池的負極活性物質也可實現(xiàn)更均勻的混合。
由此可見，南都電源的專利也是石墨烯微片而非石墨烯，兩者概念相去甚遠。然而資本市場對于新概念的追逐總是熱烈而盲目的。
早在墨西科技于2012年4月成立時，就號稱擁有全球第一條石墨烯生產(chǎn)線，設計年產(chǎn)300噸。墨西科技網(wǎng)站資料顯示，2012年12月，公司舉行了年產(chǎn)200萬平方米石墨烯涂層鋁箔生產(chǎn)線投產(chǎn)儀式，“標志著全國乃至全球首個基于石墨烯應用領域的產(chǎn)品正式面向市場”。
“從嚴格意義上來說，他們生產(chǎn)的并不是石墨烯。只有單層的才是石墨烯，而他們生產(chǎn)的石墨烯大概在10層左右。層數(shù)越少，性能越獨特。”上海一位新材料方面的權威專家指出。
此非孤論，另有專家亦稱，墨西科技所生產(chǎn)的，實質上只是石墨微片，本質上仍屬石墨范疇。石墨烯由于是以原子為單位，故多以面積計算，如以重量算計，對角線30英寸可能就是0.1毫克左右，以公斤或噸來計算的，都稱不上是石墨烯。
產(chǎn)業(yè)化方興未艾
雖然目前國內(nèi)針對石墨烯材料的研發(fā)進展多有濫美之詞，但這并不妨礙石墨烯在鋰電池應用方面的巨大前景。
康飛宇告訴《高工鋰電》，目前石墨烯在鋰電池應用領域的研究主要集中在兩個方面：一個是電極復合材料，另一個是導電添加劑。
在正極材料方面，通過噴霧干燥方法可獲得磷酸鐵鋰、石墨烯復合正極材料。由石墨烯形成的三維導電網(wǎng)絡與磷酸鐵鋰納米顆粒緊密結合，極大提高了電極材料的電導率。同時，復合材料中的多孔結構又滿足了鋰離子快速遷移的需要，因此石墨烯改性磷酸鐵鋰材料的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性均較傳統(tǒng)的熱解碳包覆改性有了顯著提升。
而采用石墨烯材料的新型鋰離子電池導電劑能夠大幅降低電池內(nèi)阻，提高電池散熱性能，因此可顯著提升電池倍率性能和循環(huán)壽命，同時可有效降低導電劑用量，從而提高電池容量。研究表明，添加1%石墨烯導電劑的磷酸鐵鋰電池性能已和添加2%碳納米管導電劑的電池相當。
與此同時，現(xiàn)階段鋰電池的一個突出矛盾就是能量密度低，且進步緩慢。電池的能量密度指單位體積或質量所儲存的電能。能量密度越高，產(chǎn)品使用時間越長，體積也越小而輕便。
鋰電池另一致命的缺點是，使用壽命也不盡如人意。純電動車的電池系統(tǒng)是由多個單體電池串并聯(lián)組成電池組，再由若干電池組形成的電池包。北京化學試劑研究所高級工程師廖紅英表示，就像“木桶原理”，性能最弱的單個電池決定了這個電池包的壽命，“若有一個害群之馬，整個電池包可能就會停止工作”。在純電動車的制造成本中，電池占到4 0%～6 0%。一般汽車是1 5年的使用壽命，純電動車中鋰電池的使用年限僅5年。
一輛普通家用轎車的價格約10萬元，如果購買相同配置的純電動車，則要再支付10萬元的電池成本，這讓消費者難以接受。
電動自行車領域也是這樣，雖然鋰電池的能量密度、循環(huán)充電次數(shù)都大大優(yōu)于鉛酸電池。但鉛酸電池的更換成本平均為450元左右，鋰電池則為1000元左右，因此鋰電池僅占據(jù)了3%左右的市場份額。
“石墨烯材料在鋰離子電池中的應用則會極大地改善這種現(xiàn)狀，在提高電池能量密度的同時，將極大的提升電池倍率性能和循環(huán)壽命。”康飛宇表示，隨著石墨烯材料在鋰離子電池應用的研究中不斷取得突破，在不久的將來，動力鋰電池技術上存在的一些缺陷終將會迎刃而解。
根據(jù)高工鋰電研究院(GBII)發(fā)布的最新研究報告顯示，中國是世界上除日本外最大的鋰電池生產(chǎn)國及主要消費國，2012年市場規(guī)模達到640億元。其中筆記本電腦占29%，手機占36%，為最大應用領域。但是，動力鋰電池只發(fā)展了十年時間，仍處于早期的幼稚階段。
5年內(nèi)鋰電領域局面難開
在多方的重視和努力之下，石墨烯正在加快產(chǎn)業(yè)化的步伐。不過據(jù)記者了解，不同類型的石墨烯，其產(chǎn)業(yè)化進程并不相同。
劉兆平介紹，石墨烯材料可以分為兩類，一類是由單層或多層石墨烯構成的薄膜，另一類是由多層石墨烯(10層以下)構成的微片。
石墨烯薄膜又細分為單晶薄膜和多晶薄膜，其中，單晶薄膜可用于制造集成電路，但距離產(chǎn)業(yè)化的距離還很遙遠。多晶薄膜則有望在5～10年內(nèi)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用，可替代ITO玻璃用于制造觸摸屏和其它需要透明導電材料的應用領域。
石墨烯的另一個類別——石墨烯微片也可以細分為兩類，一類是功能化的石墨烯微片，由于擁有含氧基團，可以應用在藥物、檢測和催化劑等特殊領域。另一類是較為純粹的石墨烯微片，可用于導電和導熱等多個領域。
目前，在石墨烯薄膜和石墨烯微片這兩個方向上，中國也在進行積極探索。2012年1月8日，江南石墨烯研究院對外宣稱，手機用石墨烯電容觸摸屏在常州研制成功。這種透明的薄膜可以滿足智能手機觸摸屏的基本功能。
不過，石墨烯要想在鋰電池領域實現(xiàn)真正的產(chǎn)業(yè)化，除了石墨烯材料的低成本量化生產(chǎn)，還需要在應用方面進行進一步的研究和拓展。
“石墨烯可以用于鋰離子電池正極涂層，但電池企業(yè)如果想應用石墨烯導電劑，還要考慮一系列的問題。比如按照什么樣的比例加入，才能使石墨烯應用效果更佳；石墨烯添加的方法和順序，以及電池制造工藝的改進等等。”徐子寒認為，所有這些問題如果沒有能夠得到很好的解決，石墨烯在鋰電池行業(yè)的應用將無從談起。
而在這方面，除了企業(yè)自己的努力，還需要國家的支持。“需要政府出臺相關政策，為應用創(chuàng)新創(chuàng)造條件。”蔡鳳新說。
在蔡鳳新看來，目前國家對石墨烯的扶持力度還很不夠。“‘十二五’規(guī)劃中并沒有提到石墨烯，2012年國家發(fā)展改革委的產(chǎn)業(yè)振興和技術改造目錄，石墨烯也并沒有被列入其中。”對此他深感憂慮。
采訪中蔡鳳新告訴《高工鋰電》記者，目前石墨烯的價值和前景已經(jīng)得到了國際上許多科學家的認可，我國也和發(fā)達國家同處于起跑階段，如果錯失這個機會，等幾年后國外已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后，我們再去做，無疑又將重復研發(fā)領先、產(chǎn)業(yè)落后的老故事。
科技巨頭們試圖加快推進石墨烯的產(chǎn)業(yè)化和應用。IBM、三星等已經(jīng)緊鑼密鼓地開始了石墨烯的應用研究，其中IBM已經(jīng)研制出了首款由石墨烯圓片制成的集成電路，而三星公司也制造出了由多層石墨烯等材料組成的透明、可彎曲的顯示屏。
今年1月28日，歐盟委員會宣布，將對石墨烯研究進行10億歐元的資助。風雨飄搖的諾基亞公司獲得該項資助，試圖通過石墨烯材料東山再起。這也是歐盟有史以來最大的研究資助類項目之一。
然而，對于中國鋰電池企業(yè)來說，他們更關注石墨烯材料在鋰電池方面研究的現(xiàn)狀和在鋰電池領域實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的可能性。
“目前已有不少鋰電池企業(yè)向我求證和咨詢過石墨烯在鋰電池研究方面的進展。”
徐子寒認為目前石墨烯在鋰電池領域實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的條件尚不成熟，手機觸摸屏將會成為第一個率先打開的市場。
“值得高興的是，國家工信部內(nèi)部正在商討準備出臺高新材料重大研究計劃，石墨烯作為最有潛力的高新材料，可能會在后續(xù)的國家相關政策中得到扶持。”康飛宇教授透露，即便是有政策有支持，石墨烯在鋰電池領域的產(chǎn)業(yè)化道路依然漫長，起碼5年內(nèi)難以實現(xiàn)。
(文章來源：高工鋰電，作者：游保平)
